(57)【要約】【課題】耐摩耗性及び耐腐食性についての高い要求を満足し、さらに、鋳造法、特に合成樹脂インサート成形によって製造されたボールジョイントにおける使用に適したボールスタッドを提供する。【解決手段】特に車両のシャシにおいて用いる、ボールジョイント用のボールスタッド１であって、ジョイントシャフト３と、該ジョイントシャフト３に結合されたジョイントボール４とを有する、前記ボールスタッドにおいて、前記ジョイントボール４に止まり穴５が形成されており、該止まり穴５が、前記ジョイントシャフト３を部分的に収容している。
2019526754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に車両のシャシにおいて用いる、ボールジョイント（２）用のボールスタッド（１）であって、ジョイントシャフト（３）と、該ジョイントシャフト（３）に結合されたジョイントボール（４）とを有する、前記ボールスタッドにおいて、
前記ジョイントボール（４）に止まり穴（５）が形成されており、該止まり穴が、前記ジョイントシャフト（３）を部分的に収容していることを特徴とするボールスタッド。
【請求項２】
前記ジョイントシャフト（３）が前記止まり穴（５）へ圧入されていることを特徴とする請求項１に記載のボールスタッド（１）。
【請求項３】
前記止まり穴（５）が、その開口部（６）から特に円すい状に先細となっており、前記ジョイントシャフト（３）に形成された収容部分（７）が、前記止まり穴（５）に対して相補的な形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールスタッド（１）。
【請求項４】
前記ジョイントボールが、軟窒化されたジョイントボール（４）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボールスタッド（１）。
【請求項５】
前記ジョイントシャフトが、表面処理された、特にコーティングされたジョイントシャフト（４）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボールスタッド（１）。
【請求項６】
前記ジョイントボール（４）が、シャフト側で極面（８）を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のボールスタッド（１）。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のボールスタッド（１）と、該ボールスタッド（１）をジョイント式に可動であるように収容するジョイントハウジング（９）とを有する、特に車両のシャシ用のボールジョイント（２）。
【請求項８】
前記ジョイントハウジングが、鋳造された、特に射出成形されたジョイントハウジング（９）であることを特徴とする請求項７に記載のボールジョイント（２）。
【請求項９】
ボールジョイント、特に請求項７又は８に記載のボールジョイントを製造する方法であって、以下のステップ：
−ボールスタッド（１）を製造するステップと、
−該ボールスタッドを鋳造工具へ挿入するステップと、
−鋳造材料によって前記ボールスタッド（１）の前記ジョイントボール（４）を部分的にインサート成形するステップと、
−ジョイントハウジング（９）を形成するために鋳造材料を硬化させるステップと
を含む方法。
【請求項１０】
前記ボールスタッドを製造する前記ステップが、前記ジョイントボールの前記止まり穴（５）へ前記ジョイントシャフト（３）を部分的に圧入するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ジョイントシャフト（３）の圧入前に、前記ジョイントボール（４）の軟窒化が行われることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ジョイントシャフト（３）の圧入前に、前記ジョイントシャフト（３）の少なくとも部分的な表面処理、特にコーティングが行われることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項７又は８に記載の少なくとも１つのボールジョイント（２）に結合された本体部（１２）を備えた、特にコントロールアーム又は連結ロッドであるシャシ部材（１０）。
【請求項１４】
前記ジョイントハウジング（９）により、前記本体部（１２）が前記ボールジョイント（２）と結合されていることを特徴とする請求項１３に記載のシャシ部材（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分による、ボールジョイント用のボールスタッドと、請求項７によるボールジョイントと、請求項９による、ボールジョイントを製造する方法と、請求項１３によるシャシ部材とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コントロールアーム又は連結ロッドの構造におけるシャシ部材が従来技術から知られており、これらシャシ部材は、車両のシャシにおいて２つの部材の位置を力学的に互いに結びつけるために、それぞれ端部にボールジョイントを備えている。さらに、このようなシャシ部材、例えば二点式コントロールアームをハイブリッド構造で製造することが知られており、このハイブリッド構造は、ここでは合成樹脂と金属の組み合わされた材料の使用と理解され得る。これについては、特許文献１が参照される。
【０００３】
このようなシャシ部材が用いられるボールジョイントはボールスタッドを備えており、このボールスタッドは、ジョイントハウジングによって、ジョイント式に可動であるように収容される。製造技術的な観点から、ボールスタッドは、しばしば、いわゆる構成されたボールスタッドであり、すなわち、ボールスタッドは、ジョイントシャフトと、このジョイントシャフトに結合されたジョイントボールとを備えている。通常、ジョイントシャフトは、本質的に細長い部材として構成されており、当該部材は、ジョイントボールとは反対側の端部で、連結されるべき第１のシャシ部に取付可能である。対向する端部では、ジョイントシャフトがジョイントボールと結合され、ジョイントボールは、ジョイントハウジングに対してジョイント式に可動であるようにボールスタッドを支持するために用いられ、ジョイントハウジングは、ここでも第２のシャシ部に連結されているか、又はこの第２のシャシ部の一部である。
【０００４】
材料結合（溶着）式の結合によりボールスタッドを製造するために、ジョイントボール及びジョイントシャフトを互いに溶接することが従来技術から知られている。その欠点は、溶接プロセスがジョイントボールの軟窒化と組み合わせることができないため、このようにして製造されたボールスタッドにおいては、耐摩耗性及び／又は耐腐食性の構造のための措置、例えばジョイントボールの軟窒化が不可能であることである。軟窒化は、窒素及び炭素をジョイントボールの境界層に添加するための熱化学的な方法であり、その結果、鋼で製造されたジョイントボールの耐摩耗性及び耐腐食性を向上させる窒化層が生じる。
【０００５】
向上された耐摩耗性及び／又は耐腐食性を得るために、ボールスタッドが軟窒化されたジョイントボールを備えるべき場合には、それ自体同様に既に公知の技術的な実務により、あらかじめ軟窒化されたジョイントボールがジョイントシャフトへ圧接される。この接合方法が実施可能であるように、従来技術から知られたボールスタッドにおいては、ジョイントボールが中央の貫通孔を備えており、この貫通孔は、それぞれ端面側で極面とも呼ばれる平坦部へ開口している。したがって、ジョイントボールは、２つの対称な平坦部（極面）を備えており、ジョイントシャフトの一部は、ジョイントボールの貫通孔へ挿入され、これにより押圧される。軟窒化されたジョイントボールの押圧により、全体として、ボールスタッドのより大きな強度及びより好都合な幾何形状（より大きな角度ずれも可能）を達成することが可能である。
【０００６】
しかしながら、従来技術から知られた押圧されたボールスタッドは、ジョイントハウジングが合成樹脂インサート成形の技術により製造されているボールジョイントにおいて使用するには適していない。ボールジョイントを製造するための合成樹脂インサート成形時には、ボールスタッドが鋳造工具（鋳造金型）へ入れられ、つづいて、ボールスタッドのジョイントボールが部分的に鋳造材料によりインサート成形（特に射出成形）され、その結果、鋳造材料の硬化後、ジョイントボールを収容するジョイントハウジングが存在する。従来技術からあらかじめ知られた、ジョイントボールにおける端面側の極面を有するボールスタッドにおいては、このような合成樹脂インサート成形は、鋳造材料の硬化後に、所望のスタッド運動（ジョイント中心点周りの旋回）を阻害する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００４１７９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、耐摩耗性及び耐腐食性についての高い要求を満足し、さらに、鋳造法、特に合成樹脂インサート成形によって製造されたボールジョイントにおける使用に適したボールスタッドを提供することにある。これに対応して、このようなボールジョイントと、これに関連した製造方法と、このようなボールジョイントを有するシャシ部材とが提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、まず、請求項１の特徴を有するボールスタッドによって解決される。これは、特に車両のシャシにおいて使用するボールジョイントのためのボールスタッドである。本発明によれば、ボールスタッドは、ジョイントシャフトと、このジョイントシャフトに結合されたジョイントボールとを備えているとともに、ジョイントボールに止まり穴が形成されており、この止まり穴が、ジョイントシャフトを部分的に収容していることを特徴としている。
【００１０】
このとき、まず、ボールスタッドを２つの構成要素から組み立て、これにより、これら構成要素（ジョイントシャフト及びジョイントボール）のそれぞれがあらかじめ結合前に後の動作使用に適した状態へ、例えば加工及び表面品質に関して移動され得ることが可能となることが有利であると考えられた。従来技術から知られた、ジョイントボールにおける貫通孔を有するボールスタッドを断念し、本発明によれば、ジョイントボールにおいて貫通孔の代わりに止まり穴、すなわち一方側の穴が形成されていれば、圧接の接合方法も実行可能であると認識された。止まり穴の形成により、止まり穴の開口部とは反対側でジョイントボールが途切れることなく球面状に形成されることができるという利点が得られる。これにより、ジョイントボールは、より大きな強度を有しているのみならず、有利には、合成樹脂インサート成形によるボールジョイントの製造にも適している。なぜなら、ジョイントボールにおける、ジョイントハウジングに対応する側が、極面ではなく一貫した球面状の表面を有しているためである。
【００１１】
ボールスタッドの有利は発展形態によれば、ジョイントシャフトが止まり穴へ圧入されている。これにより、ジョイントシャフトとジョイントボールの間の嵌合が得られる。これに代えて、あるいはこれに補足して、ジョイントシャフトは、その他の態様で、例えば、例えば接着のような材料結合によってジョイントボールと結合されることが可能である。力学的な転換により、止まり穴へのジョイントシャフトの圧入をジョイントシャフトへのジョイントボールの圧接と同一視することができる。
【００１２】
確実な嵌合を達成するために、止まり穴が、その（ジョイントシャフトに対向する）開口部から特に円すい状に先細となっており、ジョイントシャフトに形成された収容部分が、止まり穴に対して相補的な形状を有していることが合目的である。
【００１３】
ボールスタッドが耐摩耗性及び／又は耐腐食性についての高い要求を満足するように、ジョイントボールは、有利には軟窒化されたジョイントボールである。同様の理由から、ジョイントシャフトは、有利には表面処理された、特にコーティングされたジョイントシャフトである。
【００１４】
ボールスタッドの好都合な幾何形状を得るために、ジョイントボールは、シャフト側に極面を有することが可能である。ジョイントボールのシャフト側の範囲は合成樹脂材料によってインサート成形されないため、ジョイントボールにおけるシャフト側の極面はボールスタッドの可動性を阻害しない。
【００１５】
上記課題は、さらに、請求項７によるボールジョイントによって解決される。これは、上述のようなボールスタッドと、このボールスタッドをジョイント式に可動であるように収容するジョイントハウジングとを有する、特に車両のシャシのためのボールジョイントである。
【００１６】
有利には、ジョイントハウジングは、鋳造された、特に射出成形されたジョイントハウジングである。
【００１７】
上記課題は、さらに、請求項９による、ボールジョイントを製造する方法によって解決される。本発明によれば、ボールジョイントを製造する方法は、以下のステップ：
−ボールスタッドを製造するステップと、
−当該ボールスタッドを鋳造工具へ挿入するステップと、
−鋳造材料によってボールスタッドのジョイントボールを部分的にインサート成形するステップと、
−ジョイントハウジングを形成するために鋳造材料を硬化させるステップと
を有している。
【００１８】
方法における最初のボールスタッドを製造するステップにおいては、特に上述のボールスタッドが意図されている。
【００１９】
有利には、ボールスタッドを製造するステップは、ジョイントボールの止まり穴へジョイントシャフトを部分的に圧入するステップを含んでいる。力学的な転換により、止まり穴へのジョイントシャフトの圧入をジョイントシャフトへのジョイントボールの圧接と同一視することができる。
【００２０】
好ましくは、ジョイントシャフトの圧入前にジョイントボールの軟窒化が行われる。
【００２１】
有利には、ジョイントシャフトの圧入前に、ジョイントシャフトの少なくとも部分的な表面処理、特にコーティングが行われる。
【００２２】
上記課題は、さらに、請求項１３による、特にコントロールアーム又は連結ロッドであるシャシ部材によって解決される。本発明により、このようなシャシ部材は、上述のような少なくとも１つのボールジョイントに結合された本体部を備えている。
【００２３】
このとき、シャシ部材の有利な発展形態によれば、ジョイントハウジングが本体部をボールジョイントに結合する。
【００２４】
以下に、本発明を、図面に図示された実施例に基づいて詳細に説明する。これにより、本発明の別の有利な効果も明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例によるボールジョイント用のボールスタッドを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるボールジョイントを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１には、特に車両のシャシにおけるボールジョイントにおいて用いるボールスタッド１が示されている。図１は、いわゆる構成された、すなわちジョイントシャフト３及びジョイントボール４で構成されたボールジョイント１に基づく断面図である。ジョイントシャフト３は、本質的に細長い金属製の部材である。ジョイントシャフト３の長手延長部に関して中央の範囲では、ジョイントシャフトは、その最大の直径を有している。この範囲は、一方では、ジョイントシャフト３に結合されるべき、例えば車輪支持部、アクスル支持部、スタビライザ又はこれらに類するもののようなシャシ部分に対する軸方向のストッパを形成している。さらに、ジョイントシャフト３の最大の直径の中央の範囲は、ボールスタッド１と共に製造可能なボールジョイントを密閉するための（ここでは不図示の）シールベローズのための接触範囲としての機能を果たす。
【００２７】
更に図１から見て取ることができるように、ジョイントシャフト３は、その中央の範囲から、ジョイントボール４に対向するその端部へ向けて先細となっている。ジョイントシャフト３の端部範囲では、このジョイントシャフトにおいて収容部分７が形成されている。
【００２８】
ジョイントボール４は、本質的に鋼から成る球状の部材である。大きな耐摩耗性及び耐腐食性を得るために、ジョイントボール４は、ジョイントシャフト３との組立前に軟窒化の方法をあらかじめ受ける。
【００２９】
純粋な球状とは異なり、ジョイントボール４では、ジョイントシャフト３に対向した側において、止まり穴５の形態の穴が一方に形成されている。止まり穴５は、開口部６から中央でジョイントボール４の中心点を越えるまでジョイントボール４へ延在しているものの、ジョイントボール４におけるジョイントシャフト３とは反対側に到達する前に終わっている（途切れている）。
【００３０】
ジョイントシャフト３の収容部分７は、止まり穴５によって完全にジョイントボール４に収容されている。ジョイントボール４におけるジョイントシャフト３に対向する側では、ジョイントボール４が、極面８の意味合いでの平坦な範囲を有している。止まり穴５の開口部６は、極面８内に位置しており、換言すれば、極面８は、開口部６の周囲でリング状に延在している。
【００３１】
特に収容部分７の範囲では、ジョイントシャフト３は、ボール側の端部へ向けて先細の形状を有しており、特に、ジョイントシャフト３は、この範囲で円すい状に先細となっている。ジョイントボール４における止まり穴５は、その開口部６から同様に円すい状に先細となっている。ジョイントシャフト３及びジョイントボール４は、係合式及び嵌合式に互いに結合されている。このために、ジョイントシャフト３及びジョイントボール４は、軸方向において互いに押圧されている。
【００３２】
ジョイントボール４における止まり穴５の形成により、ジョイントボール４がジョイントシャフト３とは反対側のその表面範囲において途切れることなく球面状に形成されることが可能となる。有利には、この構成により、合成樹脂射出成形により製造されたジョイントハウジングとの組合せにおけるボールスタッド１の使用が可能となる。
【００３３】
さらに、図２には、図１に基づき説明したようなボールスタッド１が用いられるボールジョイント２が概略的な図示において例示的に示されている。したがって、図２によるボールジョイント２は、ボールスタッド１と、このボールスタッド１をジョイント式（リンク式）に可動であるように収容するジョイントハウジング９とを含んでいる。ジョイントハウジング９は、合成樹脂射出成形により製造されたジョイントハウジングである。
【００３４】
ボールジョイント２を製造するために、まずはボールスタッド１が製造される。このために、まずはジョイントボール４が、ここでは詳細に説明しない態様で製造され、軟窒化によって処理される。加えて、ジョイントシャフト３は、ここでは詳細に説明しない態様で製造され、少なくとも部分的に表面コーティングが行われる。つづいて、ジョイントシャフト３及びジョイントボール４は、止まり穴５の範囲で互いに係合され、軸方向に押圧される。これにより、ボールスタッド１が製造される。
【００３５】
つづいて、本発明によるボールジョイント２を製造するために、（ここでは不図示の）鋳造工具（鋳造金型）へのボールスタッド１の挿入が行われ、鋳造工具においては、ボールスタッド１のジョイントボール４が射出成形法において部分的に鋳造材料によってインサート成形される。鋳造材料の硬化後、この鋳造材料は、ジョイントボール４を部分的に包囲し、これによりボールスタッド１をジョイント式に可動であるように収容するジョイントハウジング９を形成する。
【００３６】
有利には、このようにして製造されたボールジョイント２は、個別に用いられることができるか、又はシャシ部材の構成部材、特にコントロールアーム若しくは連結ロッドとして用いられることができる。
【００３７】
図２において示唆されているように、ボールジョイント２は、例えば二点式コントロールアームの構造形態における連結ロッドであるシャシ部材１０の一部であり得る。シャシ部材は、異なる態様で構成されることが可能である。非常に一般的には、このシャシ部材は、ボールジョイント２と結合される本体部を備えている。この本体部は、様々な態様で構成されることができ、例えば、図２に示されているように同様にジョイントハウジング９の鋳造材料からインサート成形されているインサート部材１２の形態における金属製の支柱である。この場合、ジョイントハウジング９により、シャシ部材１０の本体部がボールジョイント２と結合される。ジョイントボールとインサート部材１２の共通のインサート成形により、シャシ部材１０が、比較的わずかな作業ステップにおいて、したがって容易に製造可能である。同時に、このシャシ部材は、高い強度、耐摩耗性及び耐腐食性を有している。
【符号の説明】
【００３８】
１              ボールスタッド
２              ボールジョイント
３              ジョイントシャフト
４              ジョイントボール
５              止まり穴
６              開口部
７              収容部分
８              極面
９              ジョイントハウジング
１０            シャシコントロールアーム
１１            接続範囲
１２            インサート部材
【図１】
2019526754.tif 000003
【図２】
2019526754.tif 000004
【国際調査報告】
2019526754.tif 000005
2019526754.tif 000006
2019526754.tif 000007
2019526754.tif 000008